1、多路輸出高壓隔離驅(qū)動電路及其在短路限流器中的應(yīng)用浙江大學(xué)電力電子國家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室金高先，呂征宇摘 要 本文給出了一種新穎的多路輸出高壓隔離驅(qū)動電路，它利用分布式電流源供電方式，解決了多路輸出以及高壓隔離的困難，減少了變壓器繞組匝數(shù)，提高了能量傳輸效率。驅(qū)動電路輸出波形的上升沿大約為1us，保證了晶閘管的快速導(dǎo)通，強(qiáng)觸發(fā)寬度為100us，保證觸發(fā)的可靠性。1引言 目前，在電力電子裝置中，在需要隔離電源的地方，均設(shè)置獨(dú)立的包括原、副邊電路的整套工作電源，電路復(fù)雜，效率低，體積大，成本高，可靠性低；有些電力電子裝置使用帶有電壓泵的專用單電源驅(qū)動電路，可以省掉復(fù)雜的多路隔離輔助電源，但由于這種專用電路的

2、局限性，不能適用于高電壓、大功率和其它有特殊需要的場合。本文給出的用于電力電子裝置的多路輸出高壓隔離驅(qū)動電路，采用了高頻電流源供電方式，使用一套主電路產(chǎn)生多組彼此隔離的副邊電壓，和其他形式的電源相比，在輸出功率和輸出路數(shù)相等的情況下，具有體積小、重量輕、效率高、可靠性高等顯著優(yōu)點(diǎn)。而且由于采用具有獨(dú)立磁路的副邊繞組的變壓器，副邊繞組個數(shù)也就是輸出隔離電源的路數(shù)的增減非常方便，特別是當(dāng)輸出隔離電源的路數(shù)較多時，該電源的優(yōu)勢就更為明顯。 文獻(xiàn)2提出的三相橋式固態(tài)短路故障限流器，適用于電壓等級較高的電網(wǎng), 電路如圖1所示，為了增加耐壓等級，電路中各晶閘管均采用多個串聯(lián)的形式，增加了隔離輸出路數(shù)，本文

3、將隔離電源應(yīng)用于該限流器中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了電路工作的可靠性。 2系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 多路輸出隔離電源驅(qū)動電路如圖2所示，它利用一組公用的交流母線，在主電路需要輔助電源的地方進(jìn)行高頻變壓器隔離變換并經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后變成所需要的直流電壓。分布式供電方法解決了多路隔離輸出的困難，并且在實(shí)際電路中它與供電對象之間可以靠得很近，減小了被干擾的機(jī)會。隔離變壓器的絕緣電壓也可以做得比較高，原副邊的分布電容比較小。 階段， 為高電平， 線性上升，其增量為： 階段， 為高電平， 線性下降，其增量為： 輸出電流為：3.2 線性穩(wěn)壓及過流保護(hù)電路 由于供電電源是電流源信號，穩(wěn)壓電路采用了并聯(lián)型線性穩(wěn)壓方式，電路如圖6所示

4、。R1起限流作用，R2、R3、R4和Z1組成穩(wěn)壓電路，Z1采用TL431精密穩(wěn)壓管，R5、Q1和M1組成過流保護(hù)電路，當(dāng)輸入電流過大時，Q1導(dǎo)通，M1柵極為高電平而導(dǎo)通，從而限制了流過Z1的電流，保護(hù)了后級電路。3.3 強(qiáng)觸發(fā)電路 輸入下降沿到來時，由于電容兩端電壓不能突變，2點(diǎn)變?yōu)榈碗娖剑敵鰪?qiáng)觸發(fā)脈沖，下降沿結(jié)束后，電容開始充電，2點(diǎn)電位上升，當(dāng) 時，強(qiáng)觸發(fā)結(jié)束。強(qiáng)觸發(fā)電路如圖7所示，強(qiáng)觸發(fā)寬度 計算公式如下： 式中： 電容開始充電時1點(diǎn)電壓 比較器翻轉(zhuǎn)時1點(diǎn)臨界電壓 4.3 強(qiáng)觸發(fā)脈沖 圖10、圖11分別為驅(qū)動電路輸出Vo及其上升沿展開的實(shí)驗(yàn)波形，波形上升沿大約為1us，保證了晶閘管的快

5、速導(dǎo)通，強(qiáng)觸發(fā)寬度為100us，保證觸發(fā)的可靠性。在光纖信號結(jié)束時，輸出大約0.8V，為器件的關(guān)斷提供反向電流，加速關(guān)斷過程，保證了關(guān)斷的可靠性。5 結(jié)論 本文介紹的多路輸出隔離驅(qū)動電路，采用分布式電流源供電方式，該方法解決了多路輸出以及高壓隔離的困難，在實(shí)際電路中它與供電對象之間可以靠得很近，減小了被干擾的機(jī)會，減少了變壓器繞組匝數(shù)，能量傳遞效率較高。驅(qū)動電路輸出是具有強(qiáng)觸發(fā)的觸發(fā)信號，具有很陡峭的上升沿，保證器件的可靠導(dǎo)通。該驅(qū)動電路還適用于高壓直流輸電系統(tǒng)、各種電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)、半導(dǎo)體中頻電源系統(tǒng)等其它電力電子裝置，具有廣闊的應(yīng)用前景。謝謝！圖1 三相橋式固態(tài)短路故障限流器主電路拓?fù)鋱D2 驅(qū)動電路供電方式圖3 方框圖Ttttt圖5 工作波形圖6 線性穩(wěn)壓及過流保護(hù)電路圖8 方波電流源波形圖9 變壓器副邊輸出電流